蔣麗 楊志剛 郭應(yīng)坤 李媛

(1.四川大學(xué)華西醫(yī)院放射科，四川 成都610041；2.四川大學(xué)華西第二醫(yī)院放射科，四川 成都610041)

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)患病率逐年上升，且逐漸向年輕化轉(zhuǎn)變，是危及人類健康以及造成經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的主要疾病，成為全球重大公共衛(wèi)生問題[1]。大量研究已證實(shí)糖尿病和心血管病變之間的聯(lián)系，心血管病變是糖尿病發(fā)病和死亡的主要原因，其中全身性大小血管病變是心血管疾病的重要致病因素[2-4]，因此糖尿病患者血管病變的早期發(fā)現(xiàn)與評(píng)價(jià)是疾病干預(yù)治療、延緩進(jìn)展及預(yù)后分析的重要保障。糖尿病血管并發(fā)癥按照累及血管大小可分為大血管并發(fā)癥和微血管并發(fā)癥，大血管并發(fā)癥主要包括冠狀動(dòng)脈、頸動(dòng)脈、顱內(nèi)動(dòng)脈和下肢動(dòng)脈等大中型動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成、管腔狹窄甚至閉塞，其中冠狀動(dòng)脈和腦血管病變是引起T2DM死亡的主要原因[5-6]；微血管并發(fā)癥主要包括糖尿病視網(wǎng)膜病變、糖尿病腎病、糖尿病周圍神經(jīng)病變和糖尿病心肌病等，是糖尿病患者致殘的主要病因[7]。

1 糖尿病血管并發(fā)癥影像學(xué)評(píng)價(jià)方式

多種影像設(shè)備和成像模態(tài)形式可用于糖尿病相關(guān)心血管并發(fā)癥的篩查與評(píng)價(jià)，目前臨床常用的影像學(xué)檢查方式包括超聲、計(jì)算機(jī)斷層掃描(computed tomography， CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging， MRI)、數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography， DSA)、光學(xué)相干斷層成像(optical coherence tomography，OCT)和正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)體層顯像儀(positron emission tomography and computed tomography，PET/CT)等[8]，隨著新興技術(shù)的發(fā)展，越來越多的心血管影像技術(shù)和設(shè)備運(yùn)用于臨床或臨床前期研究，主要用于對(duì)糖尿病相關(guān)大血管病變及某些特殊微血管病變進(jìn)行解剖學(xué)分析評(píng)估和功能學(xué)評(píng)價(jià)。利用影像學(xué)檢查對(duì)血管的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行分析，提供疾病嚴(yán)重程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)，識(shí)別出高風(fēng)險(xiǎn)個(gè)體，指導(dǎo)臨床醫(yī)生進(jìn)行個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及制定治療干預(yù)策略，對(duì)糖尿病相關(guān)心血管并發(fā)癥的診斷、危險(xiǎn)分層、預(yù)后評(píng)估和治療決策的制定具有重要價(jià)值。

糖尿病相關(guān)大血管并發(fā)癥的主要病理基礎(chǔ)為全身大中型動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成，常見犯罪血管包括冠狀動(dòng)脈、頸動(dòng)脈和四肢血管等，引起冠心病、腦卒中和糖尿病足等疾病發(fā)生。大血管常見的影像學(xué)檢查方式主要包括血管超聲、CT血管成像(computed tomography angiography，CTA)、磁共振血管成像(magnetic resonance angiography， MRA)、DSA和PET/CT等[9]。血管超聲主要用于身體淺表血管的檢查，如頸動(dòng)脈和四肢血管，其無創(chuàng)、無輻射以及便攜方便，因此常作為糖尿患者身體淺表血管普查和臨床隨訪的首選成像方式，其次為CTA和MRA，最后確診及干預(yù)為DSA。PET/CT常用于無創(chuàng)性量化動(dòng)脈粥樣硬化血管炎癥、早期鈣化、斑塊缺氧和新生血管生成，提供血管斑塊組成成分、分子細(xì)胞活動(dòng)的細(xì)節(jié)和疾病總體風(fēng)險(xiǎn)負(fù)擔(dān)。在糖尿病相關(guān)微血管并發(fā)癥的評(píng)價(jià)方面，目前主要基于微血管功能和組織器官功能評(píng)價(jià)，用于微血管解剖學(xué)評(píng)價(jià)的影像技術(shù)在臨床運(yùn)用較少。

1.1 超聲

血管超聲能有效地顯示血管內(nèi)膜、內(nèi)徑、走向、血流動(dòng)力學(xué)以及動(dòng)態(tài)改變情況，并對(duì)管腔中的硬化斑塊實(shí)施檢測(cè)，靈敏度及特異度較高[10]?；诙S超聲發(fā)展的三維超聲是一種可量化的新的影像學(xué)技術(shù)，利用后處理技術(shù)進(jìn)行圖像重建，使血管顯像直觀及立體感強(qiáng)，還能清晰地顯示斑塊的大小、形態(tài)、血流及與鄰近結(jié)構(gòu)的關(guān)系[11-12]。動(dòng)脈血管內(nèi)中膜的病理增生是亞臨床斑塊早期形成的標(biāo)志，目前主要通過測(cè)量動(dòng)脈內(nèi)膜中層厚度，從形態(tài)學(xué)方面進(jìn)行血管評(píng)估，但在動(dòng)脈粥樣硬化內(nèi)膜形態(tài)改變之前，血管內(nèi)皮功能已發(fā)生紊亂，動(dòng)脈彈性降低。Pan等[13]利用超快速超聲成像技術(shù)對(duì)頸動(dòng)脈進(jìn)行形態(tài)學(xué)及功能學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)在頸動(dòng)脈內(nèi)中膜增厚之前，T2DM患者的頸動(dòng)脈功能已出現(xiàn)明顯損傷。目前利用的多種超聲技術(shù)，如脈搏波傳導(dǎo)速度、速度向量成像技術(shù)、超聲二維應(yīng)變技術(shù)和超聲彈性成像等，不僅能三維實(shí)時(shí)地顯示斑塊，還能顯示斑塊對(duì)血管造成的影響，如血管壁形變、彈性和剪切力等[14-15]。張麗等[16]基于高頻超聲發(fā)現(xiàn)糖尿病患者頸動(dòng)脈斑塊更多，易損斑塊占比更大。同時(shí)，三維超聲可動(dòng)態(tài)觀察隨訪患者的斑塊轉(zhuǎn)歸，評(píng)價(jià)治療動(dòng)脈粥樣硬化的療效。但超聲信噪比低，對(duì)比CT和MRI，其掃描視野小，對(duì)操作者的依賴性強(qiáng)。同時(shí)，如果血管檢查視野被動(dòng)脈粥樣硬化的密集鈣化所遮擋，或目標(biāo)血管被骨或氣體覆蓋，均會(huì)阻礙超聲的充分顯示，從而限制超聲對(duì)目標(biāo)血管的評(píng)價(jià)。

1.2 CT

隨著CTA技術(shù)的發(fā)展，頭頸部血管動(dòng)脈的CTA檢查逐漸成為檢測(cè)糖尿病血管病變的主要方法?；贑T三維重建技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其不僅能從不同角度和方向顯示大血管，清晰地顯示目標(biāo)血管走行、血管壁和血管腔內(nèi)結(jié)構(gòu)變化以及累及器官的損傷程度，還能準(zhǔn)確地判定斑塊的性質(zhì)和三維關(guān)系，并且通過后處理技術(shù)獲得的三維重建圖像可觀察動(dòng)脈斑塊中的成分，極大地提高對(duì)斑塊特征的分析能力，識(shí)別高危斑塊，如正性重塑、點(diǎn)狀鈣化、高衰減斑塊和低衰減富含脂質(zhì)的壞死斑塊，特別是斑塊中的鈣化情況顯像清晰，具有掃描方便快捷、圖像分辨率和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)[17]，為相關(guān)病變的危險(xiǎn)分層和預(yù)后判斷以及臨床醫(yī)生的治療決策提供依據(jù)。CTA在頸動(dòng)脈血管評(píng)價(jià)中，檢測(cè)狹窄>70%的靈敏度接近100%，特異度為63%[14]。張保朋等[18]基于CTA技術(shù)對(duì)頸動(dòng)脈斑塊性質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)糖尿病患者更易形成頸動(dòng)脈易損斑塊，明顯增加腦梗死風(fēng)險(xiǎn)。冠狀動(dòng)脈 CTA作為目前臨床最常用的無創(chuàng)性評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈解剖結(jié)構(gòu)的影像學(xué)方法，可獲得包括計(jì)算冠狀動(dòng)脈鈣化評(píng)分、冠狀動(dòng)脈狹窄定性定量分析、高危斑塊特征定性分析以及冠狀動(dòng)脈起源走行等臨床數(shù)據(jù)。已有研究[19-20]發(fā)現(xiàn)糖尿病血糖控制及患病年限與冠狀動(dòng)脈高風(fēng)險(xiǎn)斑塊的發(fā)生和發(fā)展相關(guān)，經(jīng)CTA評(píng)估的“高危”斑塊特征對(duì)心血管事件的發(fā)生具有獨(dú)立的預(yù)測(cè)價(jià)值。Shi等[21]基于連續(xù)冠狀動(dòng)脈CTA評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈支架植入術(shù)后患者的斑塊進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)糖尿病與冠狀動(dòng)脈支架植入術(shù)后非支架節(jié)段的病變進(jìn)展及嚴(yán)重程度明顯相關(guān)，提示臨床醫(yī)生應(yīng)重視T2DM患者冠狀動(dòng)脈非支架節(jié)段的管理。CT的缺點(diǎn)包括具有一定的放射性，需使用造影劑。同時(shí)，目前CT尚無法進(jìn)行心肌組織學(xué)特征評(píng)價(jià)，也不宜進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像和觀察血管動(dòng)態(tài)改變，易受掃描層厚和機(jī)器參數(shù)影響[12]。

1.3 MRI

近年來MRA作為一種無創(chuàng)檢查方式開始逐漸應(yīng)用于血管病變的篩選診療中。MRA屬于MRI常規(guī)掃描的補(bǔ)充，其無需進(jìn)行對(duì)比劑注射，通過后處理360 °旋轉(zhuǎn)圖像，可清晰地顯示目標(biāo)血管病變部位、范圍和狹窄程度等，提供可靠的臨床診療參考[22]。多重對(duì)比MRI對(duì)組織有很好的表征，不需電離輻射就可研究動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的成分，對(duì)于血管的慢性縱向變化研究提供有用的技術(shù)支撐[23]。MRA適用于較穩(wěn)定的大血管成像，如頸動(dòng)脈。在頸動(dòng)脈，MRI優(yōu)越的軟組織鑒別能力允許測(cè)量粥樣硬化纖維帽厚度及壞死核心，使用造影劑增強(qiáng)可進(jìn)一步提高對(duì)富含脂質(zhì)核的高危斑塊的檢測(cè)靈敏度[23-24]。如頸內(nèi)動(dòng)脈斑塊破裂等急性事件， MRI T1WI序列可檢測(cè)斑塊內(nèi)出血和血栓，為臨床診療提供影像學(xué)證據(jù)[25]。中國的一項(xiàng)多中心研究——中國動(dòng)脈粥樣硬化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(CARE-Ⅱ)[26]報(bào)道，在有腦前循環(huán)缺血癥狀的患者中，糖尿病患者比非糖尿病患者頸動(dòng)脈斑塊更易出現(xiàn)鈣化和富含脂質(zhì)的壞死核心。MRA也有一定的缺點(diǎn)，若目標(biāo)動(dòng)脈內(nèi)血流緩慢或存在比較復(fù)雜的湍流，可能引起MRI信號(hào)缺失，MRA技術(shù)會(huì)高估血管的狹窄程度，且檢查時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)運(yùn)動(dòng)偽影極為敏感[12]。

1.4 DSA

DSA被認(rèn)為是評(píng)估血管狹窄程度與閉塞的“金標(biāo)準(zhǔn)”，能清晰地顯示血管的靜態(tài)解剖結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)的血流變化，包括血管狹窄、擴(kuò)張或閉塞的部位、程度、累及長(zhǎng)度以及是否有分支、側(cè)支血管、末梢血管循環(huán)及血流動(dòng)力學(xué)，隨著三維重建成像的臨床應(yīng)用，血管管腔面積的測(cè)量使得DSA更能精確地反映血管的狹窄程度[12]。但R?hrl等[27]在對(duì)糖尿病患者足部動(dòng)脈的研究中發(fā)現(xiàn)，MRA較DSA能檢測(cè)到更多細(xì)小血管，評(píng)價(jià)與糖尿病足相關(guān)的炎癥并發(fā)癥，包括骨髓炎、軟組織膿腫和瘺管。由于DSA為有創(chuàng)檢查，操作復(fù)雜，存在電離輻射，因此，目前DSA常在需進(jìn)行介入治療時(shí)選用，不利于臨床篩查[28]。

1.5 OCT

OCT成像方法自1991年Huang等[29]提出后廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)中，包括在眼科疾病、心血管疾病以及組織癌變等方面的診斷應(yīng)用。光學(xué)相干斷層掃描血管成像(optical coherence tomography angiography， OCTA)是一種基于檢測(cè)血流成像來構(gòu)建血管網(wǎng)圖像的一種新興技術(shù)，其成像速度較快，無需注射造影劑，重復(fù)性強(qiáng)，分辨率高。在糖尿病視網(wǎng)膜病變的篩查評(píng)估中，其同時(shí)能進(jìn)行三維成像，并對(duì)視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜毛血管叢血流速度、病灶范圍和形態(tài)進(jìn)行量化分析，在糖尿病性視網(wǎng)膜病變的診斷中具有重要價(jià)值，相比較于傳統(tǒng)熒光素眼底血管造影，其避免了使用造影劑所致的過敏等不良反應(yīng)和造影劑滲漏導(dǎo)致的熒光遮蔽等，檢查精確度較高[30-31]。OCTA作為一種無創(chuàng)檢測(cè)手段，能定量地評(píng)估糖尿病引起的視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜和神經(jīng)改變，有助于提高對(duì)糖尿病視網(wǎng)膜病變病理生理變化的認(rèn)識(shí)，為疾病的診斷、分級(jí)、預(yù)后、隨訪及治療方案選擇提供重要的影像學(xué)依據(jù)[32]。OCTA也存在掃描范圍有限以及成像條件嚴(yán)苛等缺點(diǎn)，但隨著未來技術(shù)的不斷完善和突破，OCTA技術(shù)會(huì)在糖尿病微血管病變的診治過程中發(fā)揮更大的價(jià)值[32]。

1.6 PET/CT

PET/CT是一種將具有功能成像的PET和進(jìn)行解剖結(jié)構(gòu)顯像的CT這兩種先進(jìn)的影像學(xué)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起的新型影像設(shè)備。PET基于人體內(nèi)放射性示蹤劑的示蹤及顯像，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分子代謝及物質(zhì)沉積等的顯像及評(píng)價(jià)，是分子影像技術(shù)的重要組成部分，同時(shí)應(yīng)用CT技術(shù)為這些核素分布情況進(jìn)行精確定位，使其同時(shí)具有PET和CT的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)揮出各自的最大優(yōu)勢(shì)[33]。PET/CT顯示的血管斑塊能量代謝在一定程度上反映了斑塊的炎癥活動(dòng)和斑塊負(fù)擔(dān)，在識(shí)別破裂和高風(fēng)險(xiǎn)的斑塊中具有重要意義，并與血管壁彈性減低相關(guān)，同時(shí)提供相應(yīng)靶器官(如心臟)細(xì)胞的存活性、存活數(shù)量和缺血部位等信息[34-37]。Bernelot等[38]發(fā)現(xiàn)存在周圍血管疾病的糖尿病患者中，18F-FDG PET/CT反映的頸動(dòng)脈炎性活動(dòng)程度與糖尿病血糖控制情況及血清中的胰島素含量有關(guān)，而與外源性胰島素使用無關(guān)，為將來的進(jìn)一步優(yōu)化管理提供了依據(jù)。目前常使用18F-FDG及18F-NaF分別作為冠狀動(dòng)脈粥樣硬化炎癥和微鈣化的標(biāo)志物，陸國秀等[34]研究發(fā)現(xiàn)不同于在單純冠狀動(dòng)脈性疾病中18F-FDG及18F-NaF PET/CT顯像效能相當(dāng)，T2DM伴冠狀動(dòng)脈粥樣硬化患者中18F-NaF PET/CT顯像的靈敏度和特異度均優(yōu)于18F-FDG PET/CT，推測(cè)T2DM患者的代謝差異使得18F-FDG受到鄰近心肌不同程度的影響而干擾成像效果，認(rèn)為18F-NaF可能較18F-FDG更適合于T2DM伴冠狀動(dòng)脈斑塊的評(píng)價(jià)。Jensen等[39]使用混合PET/CT影像技術(shù)發(fā)現(xiàn)，使用胰高血糖素樣肽-1受體激動(dòng)劑利拉魯肽的T2DM患者的冠狀動(dòng)脈對(duì)64Cu-DOTATATE的攝取降低，提示利拉魯肽的抗炎作用，該研究使臨床醫(yī)生對(duì)新療法的心血管作用模式有了更深的理解。

2 未來發(fā)展

早期影像評(píng)價(jià)可在糖尿病血管并發(fā)癥癥狀或靶器官功能障礙出現(xiàn)之前檢測(cè)到顯著的變化，未來還能從先進(jìn)的心血管成像中獲得什么？在一個(gè)精準(zhǔn)和個(gè)性化醫(yī)療的新時(shí)代，新興動(dòng)脈粥樣硬化成像方法的診斷能力無疑將影響醫(yī)者對(duì)患者的管理方法，并幫助推動(dòng)心血管研究，以更好地了解疾病機(jī)制并測(cè)試正在進(jìn)行的新治療。近年來，多模式和混合成像技術(shù)得到了改進(jìn)和發(fā)展，成為醫(yī)學(xué)分子成像的新前沿，有可能克服單一模式的限制，并在精確的解剖框架內(nèi)獲得無創(chuàng)生理和病理生理測(cè)量，可定制患者特定的多模式成像策略，以精確地揭示分子信號(hào)，同時(shí)將斑塊成分和局部血流動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)與總體疾病負(fù)擔(dān)的標(biāo)記相結(jié)合，從而擺脫以斑塊為中心的方法，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)糖尿病相關(guān)血管病變發(fā)病機(jī)制的復(fù)雜性。

在傳統(tǒng)影像技術(shù)上嘗試新的方法同樣打破了目前局限的固有使用模式。Chen等[40]基于彩色M型主動(dòng)脈傳播速度識(shí)別妊娠期糖尿病患者胎兒血管內(nèi)皮功能的改變，這種新的測(cè)量方法可能代表了一種有前途的無創(chuàng)和簡(jiǎn)單的方法來評(píng)估胎兒的內(nèi)皮功能，有利于改進(jìn)妊娠期糖尿病患者胎兒心血管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，更好地篩選出高危個(gè)體，并進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)防干預(yù)。機(jī)器學(xué)習(xí)及驅(qū)動(dòng)的算法將不可避免地運(yùn)用于心血管領(lǐng)域的影像學(xué)技術(shù)革新中，新的計(jì)算機(jī)技術(shù)及算法顯著增強(qiáng)了記錄數(shù)據(jù)中的大量信息，為簡(jiǎn)化工作流程及新的信息發(fā)掘提供了可能[41]。

先進(jìn)的成像技術(shù)方法可直接評(píng)估心臟和血管的功能和形態(tài)，并有能力重新定義心臟，了解心血管疾病，提高對(duì)病理學(xué)的理解，完善風(fēng)險(xiǎn)分層，選擇目標(biāo)治療的人群，在未來的心血管疾病的診斷、評(píng)估、治療及預(yù)后中發(fā)揮重要作用。